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Cell子刊:發育中的DNA“交流”

日期:2013-03-04 10:11:13

在胚胎發育過程中,基因的啟動和關閉受到精確調控。基因動態給不同細胞賦予了不同的特性,讓胚胎發育成為比例恰當的健康動物。Fgf8是這一過程中的關鍵基因之一,它編碼一個關鍵信號因子,控制著四肢生長和大腦不同區域的形成。

 

日前,歐洲分子生物學實驗室EMBL的研究人員,確定了在哺乳動物胚胎發育過程中控制Fgf8表達的調控模塊,闡明了這一系列調控元件(增強子)控制Fgf8的機制。文章于二月二十八日發表在Cell旗下的Developmental Cell雜志上。這項研究強調了,基因組結構對于基因調控的重要性。

 

研究人員發現,在一個基因組大區域聚集著一系列Fgf8增強子,雖然其間也穿插著一些不相關的基因,但這些調控元件只對Fgf8起作用。這些元件的序列和排列在進化中非常穩定,這說明了它們的重要性。研究顯示,選擇性改變這些調控元件的相對定位,會改變它們對Fgf8的作用,從而極大地影響胚胎發育。

 

“我們發現,這一基因組區域中的復雜組織形式,是Fgf8調控的關鍵方面,”領導這項研究的François Spitz說。“特定調控元件對Fgf8的影響,取決于該元件的特殊位置,而非這個元件的序列。這說明該區域中,啟動子對基因的影響并不依賴特定的識別標簽,而是與定位有關。”文章提出,該基因組區域的結構,控制著區域中調控元件的內在活性。

 

科學家們仍在深入研究這一調控的詳細分子機制。他們認為,很可能在特定條件下,DNA3D折疊能使調控元件彼此組合,并與Fgf8接觸以激活或阻止基因表達。該研究所強調的基因調控層次往往容易受到忽視,這些調控元件并不與擁有相應序列的特定基因一一對應。在這里,基因組的局部組織形式和DNA3D折疊實際上更為重要,它們不僅控制著調控元件的活性,也介導了調控元件與目標基因的接觸。

 

DNA3D結構如何調節基因組元件的相互交流,又對基因表達調控有何具體影響,這些還有待進一步研究。這些將幫助我們深入理解,基因組重排怎樣影響上述3D調控網絡,并由此引發相應疾病和畸形。

 


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